16世纪末到17世纪后期 ， 英国的采矿业 ， 特别是煤矿 ， 已发展到相当的规模 ， 单靠人力、畜力已难以满足排除矿井地下水的要求 ， 而现场又有丰富而廉价的煤作为燃料 。现实的需要促使许多人 ， 如英国的帕潘、萨弗里、纽科门等就致力于“以火力提水”的探索和试验 。蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械 。
蒸汽机车的组成结构
1、锅炉
燃烧燃料和产生蒸汽的部件 ， 包括火箱、锅胴和烟箱三部分 。火箱由内火箱和外火箱两部分组成 ， 内火箱底部是炉床 ， 炉床下部有存放炉灰的灰箱 。在锅胴内排列着不同数目的大烟管和小烟管 ， 大烟管内套有使蒸汽干燥和加热的过热管 。在内外火箱之间和锅胴内贮有锅炉用水 ， 锅水覆没内火箱顶板和大小烟管 ， 在锅水蒸发面上形成蒸汽空间 。烟箱位于锅胴前部 ， 内有烟筒、乏气喷口、反射板和火星网等通风装置 。燃料投入炉床 ， 在火箱内与从灰箱风门进入的空气混合燃烧产生热能 ， 热能通过内火箱板和大小烟管 ， 传递给周围的锅水和过热管中的蒸汽 ， 烟气进入烟箱 ， 通过烟筒排出 。高压高温蒸汽由锅炉最高处的蒸汽包经调整阀、干燥管、过热管和主蒸汽管等蒸汽通路进入汽机 。
2、汽机
将蒸汽的热能转变为机械能的部件 。汽机连同机械部分包括汽室、汽缸、活塞(又称鞲鞴)、十字头、摇杆、连杆、阀动装置等部件 。阀动装置是支配汽阀与活塞协调动作的配汽机构 ， 用于调节进入汽缸的蒸汽量和实现机车的前进或后退 。锅炉发生的高压高温过热蒸汽进入汽室后 ， 通过阀动装置的配汽作用 ， 进入汽缸 ， 在汽缸内膨胀作功 ， 推动活塞时 ， 机械能经活塞杆、十字头、摇杆等机械部件传递给主动轮 ， 再经连杆传递给其他动轮 ， 通过轮轨接触 ， 牵引列车 。
3、车架
锅炉、汽机等部件固装于车架上 ， 经弹簧悬挂装置将重量由轴箱传至车轮 ， 由钢轨支持 。动轮把机械部传来的机械能转变为机车在轨道上的走行功 。
4、走行部
蒸汽机车的走行部分包括弹簧悬挂装置、轮对、导轮、从轮、轴箱、导轮转向架、从轮转向架和牵引装置等构成 。
轮对分导轮、动轮、从轮三种 。安装在机车前转向架上的小轮对叫导向轮对 ， 机车前进时 ， 它在前面引导 ， 使机车顺利通过曲线 。机车中部能产生牵引力的大轮对叫动轮 。机车后转向架上的小轮对叫从轮 ， 除了担负一部分重量外 ， 当机车倒行时还能起导轮作用 。轴箱和车辆的滑动轴承轴箱相类似 ， 主要起润滑作用 ， 防止车轴在高速运行时过热 。弹簧装置的作用主要是缓和运行时的振动 ， 减轻车轮对线路的冲击 ， 另外还能把车架上部的重量平均分配给各个轮对 。
5、煤水车
【蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械 第一辆蒸汽机车出现的时间】装载煤、水、油脂和存放工具等的车辆 ， 挂在机车司机室后面 。煤水车由煤槽和水柜两部分组成 。大功率机车 ， 由于单位时间的燃煤量大 ， 在煤水车上装有推煤机和输煤机 ， 将煤均匀地喷投到炉床各处 。
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